ТОВ "Победит-Інструмент" - Твердосплавные пластины, метчики, плашки, сверла, токарные резцы - Официальный дилер ОАО Победит в Украине

История возникновения твердых сплавов

  • PDF

Инструментальные материалы и прогресс механической обработки.

Вплоть до первого десятилетия ХХ в. единственным материалом, пригодным для изготовления металлорежущих инструментов, была углеродистая инструментальная сталь. Из-за низкой температуро- и износостойкости изготовленными из неё инструментами можно было обрабатывать углеродистые стали и чугуны с низкими скоростями резания (10-20 м\мин, в некоторых случаях до 30 м\мин) и невысоким эксплуатационным ресурсом. Обработка металлов была малопроизводительна и неэкономична.

При этом существовала тесная взаимосвязь с техническим уровнем металлорежущих станков. Частота оборотов шпинделя не превышала 300-500 об\мин. Станки имели маломощные приводы от ременных передач, потребляемая мощность не превышала 2-3 кВт. Конструкции станков были нежесткими.

В начале ХХ в. была разработана первая высоколегированная инструментальная сталь. Эта сталь в качестве легирующих присадок содержала 18% вольфрама, 4,5% хрома и 1% ванадия. по сравнению с углеродистой новая сталь имела значительно более высокие физико-механические свойства, в особенности температуро- и износостойкость. Металлорежущие инструменты, изготовленные из этой стали, могли обрабатывать стали и чугуны со скоростями резания 30-60 м\мин (в 2-2,5 раза выше чем до этого). Благодаря этим качествам вновь разработанная сталь получила название быстрорежущей стали. По химическому составу она соответствует современной марке Р18.
Металлорежущие инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали, впервые были продемонстрированы в 1910 г. на Всемирной Промышленной выставке в Брюсселе. С того времени эта сталь заняла ведущее место в инструментальном производстве. Внастоящее время более половины металлорежущих инструментов изготовляют из быстрорежущих сталей.

Вольфрам - основной легирующий элемент быстрорежущих сталей - дефицитный материал. В период Великой Отечественной войны из-за недостатка вольфрама получил применение новый материал - среднелегированная быстрорежущая сталь марки Р9, содержащая 9% вольфрама. В 60-70-х годах проводились поиски новых марок быстрорежущих сталей, содержащих кроме вольфрама молибден и кобальт в разных соотношениях и пропорциях. Была разработана технология поверхностного покрытия (напыления) лезвий быстрорежущих инструментов износостойкими и тугоплавкими металлами - вольфрамом, титаном, молибденом, а так же их химическими соединениями - нитридами и карбидами. Этим достигается повышение износостойкости и ресурса работы быстрорежущих инструментов.

Одно время считалось, что во всех случаях сталь Р18 является лучшей быстрорежущей сталью, а все вновь разработанные марки с меньшим содержанием вольфрама рассматривались как менее качественные и неполноценные её заменители. Но исследования показали, что в некоторых случаях она уступает другим маркам.

В 20-х годах потребовалось полностью заменить тихоходный и маломощный парк металлорежущих станков новыми, технически более совершенными станками с частотой вращения шпинделя до 1000-1500 об\мин и мощностью до 6-8 кВт. Это был первый значительный скачок в современной технологии механической обработки деталей, вызванный появлением более совершенного инструментального материала. В годы первой пятилетки реконструируемые и вновь строящиеся в СССР машиностроительные заводы оборудовались импортными металлорежущими станками. Новые инструментальные заводы приступили к производству быстрорежущих инструментов, а зарождающаяся станкостроительная промышленность начала разработку и выпуск собственных моделей металлорежущих станков, предназначенных для работы с быстрорежущим инструментом.

После перехода к высоколегированным быстрорежущим сталям исследователи приступили к поискам новых композиций различных химических элементов, с помощью которых можно создать инструментальные материалы с ещё более высокими физико-механическими свойствами. Исследования велись во многих промышленно развитых странах. Многочисленные экспериментальные материалы самого различного химического состава получили общее название стелиты. Однако попытки использовать стелиты для изготовления лезвийных металлорежущих инструментов положительных результатов не дали. Они оказались хрупкими материалами не превосходящими по износостойкости быстрорежущую сталь. Хотя стелиты как самостоятельная группа инструментальных материалов применения не нашла, в процессе поисковых плавок родились первые прообразы современных материалов, известных под названием твёрдых сплавов. Технология производства первых вольфрамокобальтовых твёрдых сплавов состояла в расплавлении компонентов и отливке пластинок, припаиваемых к корпусу инструмента. Исследования резцов с припаянными пластинками литого твёрдого сплава показали, что их режущие свойства ненамного выше, чем у инструментов из быстрорежущих сталей. Дело изменилось, когда исследователи перешли к применению методов порошковой металлургии (прессование измельченных в пыль компонентов). Твёрдосплавные пластинки, изготовленные по этой технологии, имели высокие физико-механические свойства и оказались весьма эффективным инструментальным материалом. Такая технология используется и в наше время.

Режущие инструменты, оснащённые твёрдосплавными пластинами, стали постепенно вытеснять инструменты из быстрорежущих сталей. Сначала твёрдосплавными пластинками оснащались резцы, несколько позже фрезы, развёртки. Затем, по мере развития инструментальной технологии, оснащались фасонные инструменты, зубо- и резьбонарезные инструменты, протяжки. В США, Германии и СССР приблизительно в одно и то же время (во второй половине 20-х годов) твёрдые сплавы были выпущены как товарная продукция. Эти сплавы, полученные из карбидов вольфрама и металлического кобальта (группа ВК), в США назывались как и производящая их фирма, "карболой", в Германии "видиа" (т. е. как алмаз), в СССР они получили название "победит". Все эти твёрдые сплавы оказались превосходным материалом для обработки чугунов, но непригодными для обработки сталей. По этой причине первые годы (до середины 30-х годов) ими обрабатывались только чугуны, а стали продолжали обрабатывать быстрорежущими инструментами.

В результате дальнейших поисков к середине 30-х годов был разработан новый твёрдый сплав, содержащий кроме карбидов вольфрама карбиды титана. Вольфрамотитановые твёрдые сплавы были успешно применены при обработке сталей, но оказались малоэффективны при обработке чугунов. Первые марки советских вольфрамотитанокобальтовых твёрдых сплавов (группа ВТК) обозначались a15 и a21. Сплав a15 соответствует используемому в настоящее время сплаву марки Т15К6. Сплав a21 применения в дальнейшем не нашел. Таким образом, начиная с середины 30-х годов в машиностроении применяются пластинки твёрдых сплавов двух групп. Из сплавов группы ВК выполняют инструменты, предназначенные для обработки чугунов, а из сплавов группы ВТК - инструменты для обработки сталей.

Металлорежущие инструменты, оснащённые твёрдосплавными пластинками, могли обрабатывать стали и чугуны со скоростями, в 2-3 раза превосходящими скорости доступные инструментам из быстрорежущих сталей. Таким образом, появление новых инструментальных материалов - твёрдых сплавов - вновь явилось причиной очередного скачка в области станкостроения и механической обработки деталей машин. Вновь возросли скоростные и мощностные характеристики станков. Частота вращения шпинделей повысилась до 2000 об\мин. Мощность, например, токарных станков достигла 13-15 кВт. Это повысило производительность труда и экономичность обработки металлов резанием.

С тех пор не было разработано новых композиционных инструментальных материалов на металлической основе, обладающих более высокими физико-механическими свойствами.

В 40-х годах усилия учёных были направлены на разработку минеральных инструментальных материалов, физико-механические свойства превзошли бы свойства материалов на металлической основе. В Московском химико-технологическом институте была разработана минералокерамика на основе кристаллов корунда, получившая обозначение ЦМ332. минералокерамика, обладая очень высокой температуро- и износостойкостью имела низкую прочность на изгиб, примерно в 10 раз меньшую, чем у быстрорежущих сталей, и в 3-4 раза меньшую, чем у твёрдых сплавов. Оказалась очень хрупким материалом, склонным к локальным выкрашиваниям. Ею оснащали резцы, предназначенные для скоростной окончательной обработки сталей и чугунов. Из-за хрупкости и низкой ударной вязкости широкого промышленного распространения минералокерамика не получила.

Производя попытки повысить прочность и уменьшить хрупкость минералокерамики легированием некоторыми тугоплавкими металлами, учёные получили новую подгруппу металломинеральных инструментальных материалов, названных керметами. Поиски более совершенных композиций керметов продолжаются до сих пор, но пока их свойства не позволяют широко применять их как инструментальный материал.

В 50-х годах была разработана технология производства в промышленных масштабах синтетических алмазов. Алмазные шлифовальные круги нашли широкое применение для производительной и качественной заточки твёрдосплавных инструментов, а так же изделий из минералов и полупроводниковых материалов. Резцы, оснащённые алмазом, используются для обработки твёрдых, термообработанных металлов, минералов, заготовок из алюминевых сплавов с повышенными требованиями к качеству обработанной поверхности. Алмазными инденторами специальных форм выполняют скоростное выглаживание поверхностей.

В 60-х годах доктором технических наук Н. Е. Филоненко была разработана оригинальная технология изготовления синтетического минерального материала из соединения азота и бора, получившего название эльбор. Шлифовальные круги из эльбора обладают повышенными режущими свойствами и предпочтительны для шлифования изделий из высоколегированных термообработанных сталей, например режущих, измерительных инструментов. Резцы, оснащённые лезвиями из эльбора, применяются для скоростного чистового точения чугунов, для обработки высоколегированных сталей и минералов.

Для получения высокого качества обработанных поверхностей резцами с лезвиями из синтетических алмазов и эльбора, станки должны иметь высокую жёсткость и виброустойчивость.


Каталог товаров


Расширенный поиск
Пример: Для поиска пластин введите код пластины по ГОСТ, либо сплав, либо код-сплав.
Пример: Либо 06410, либо ВК6, либо 06410-ВК6.

Подписка на обновления

Будьте в курсе последних обновлений прайсов, сайта и новых акциях.

Реклама на сайте

Наши контакты

04074, Украина, г. Киев, Оболонский район, ул. Луговая, 16, эт. 2
Тел./Факс: +380 (44) 501-91-61
Тел./Факс: +380 (44) 501-91-60
URL: Полный каталог продукции
URL: ООО Победит-Инструмент
Консультация
Подбор по ГОСТ Статьи РАЗДЕЛ - Твердые сплавы История возникновения твердых сплавов

Сертификаты дилера и ISO 9001

sertif-pobedit-sm

Стандарты

  • УкрСЕПРО Сертификат соответствия качества
  • ГОСТ-Р Сертификат соответствия качества
  • ГОСТ-К Сертификат соответствия качества

Производители

ООО "Победит-Инструмент" официальный дилер заводов-производителей металлорежущей и твердосплавной продукции.